無人機(jī)已經(jīng)在包裹投遞和搜索營(yíng)救等領(lǐng)域得到了認(rèn)可，然而飛行時(shí)間卻因?yàn)殡姵氐南拗贫蔀樽畲蟮亩贪?。如果增加更多的電池，又?huì)給機(jī)身整體質(zhì)量帶來負(fù)擔(dān)。有鑒于此，浦項(xiàng)工科大學(xué)（Postech）將目光投向了燃料電池。研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)打造出了一種微型燃料電池，稱其不僅能夠讓無人機(jī)在空中飛行1個(gè)多小時(shí)，還有望在不遠(yuǎn)的將來為智能機(jī)和汽車供能。
由該校Gyeong Man Choi教授和博士生Kun Joong Kim開發(fā)的這種固體氧化物燃料電池（SOFC），據(jù)說是首款采用了多孔不銹鋼和電解質(zhì)薄膜的設(shè)計(jì)（鑄造疊層燒結(jié)技術(shù)）。由于電極熱容量很低，這種混搭不僅提升了性能，還擁有更長(zhǎng)的耐久性。
團(tuán)隊(duì)還將目光瞄向了此前的SOFC，考慮用硅元素和平版印刷蝕刻來改善快速降解和低耐久性（經(jīng)歷熱膨脹后會(huì)出現(xiàn)電解質(zhì)“對(duì)齊”的問題）。
研究人員稱，不銹鋼的使用，克服了困擾SOFC的最大問題——長(zhǎng)時(shí)間高溫工作導(dǎo)致的啟動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng)、以及機(jī)械和化學(xué)兼容性方面的問題。
在第三代燃料電池中，其采用了不會(huì)遇到腐蝕損耗問題的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，550℃（1022℉）下的峰值能量密度為560mW/cm³，并且能夠在快速熱循環(huán)中保持這一成績(jī)。
在功率密度和可靠性得到保證之后，團(tuán)隊(duì)表示該燃料電池有望為一系列電子設(shè)備提供替代能源，比如智能手機(jī)和筆記本電腦上的鋰離子電池。
考慮到每個(gè)電芯只有78m㎡大小，其快速打開和關(guān)閉時(shí)間會(huì)與鋰離子電池相似，但能量密度卻是后者的數(shù)倍。如果智能機(jī)用上了這種電池，那它將只需一周充電一次。
浦項(xiàng)工科大學(xué)的這種固體氧化物燃料電池，是通過氫轉(zhuǎn)換來產(chǎn)生電力的。97的“濕”氫氣和3%的氧氣混合物被作為燃料，送到了陽極來發(fā)電。
固體氧化物材料扮演了電解質(zhì)的角色，讓負(fù)氧離子從陰極傳導(dǎo)至陽極。離子穿過固體電解質(zhì)，氧化了燃料，反應(yīng)產(chǎn)生的電子經(jīng)外部電路提供能源。
盡管這一燃料電池仍處于原型階段，但研究人員會(huì)朝著更大更便宜（但功率密度也更高）的方向去繼續(xù)努力。這項(xiàng)研究的細(xì)節(jié)已經(jīng)發(fā)表在近日出版的《科學(xué)報(bào)告》（Scientific Reports）期刊上。
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